高速公路水土保持分析——以忻保高速保德连接线项目为例

时间：2024-07-28

李彦军

(太原市水土保持科学研究所，山西太原030025)

高速公路水土保持分析
——以忻保高速保德连接线项目为例

李彦军

(太原市水土保持科学研究所，山西太原030025)

高速公路的建设过程中，道路的施工对沿线原有植被和局部土壤结构造成了破坏，加剧了沿线的水土流失，寻求公路建设与生态环境的协调发展已成为项目建设水土保持领域亟待解决的课题。文章首先对国内高速公路水土保持的现状做了简要分析，然后从水土流失、水土保持现状、水土保持分析与评价等几个方面入手对忻保高速保德连接线项目的水土保持实践做了简要介绍。

水土流失;高速公路;忻保高速;水土保持;评价分析

0 引言

土壤和水分是人类赖以生存的基本条件。由于不利的自然因素和人类不合理的经济活动，造成地面的水和土离开原来的位置，流失到较低的地方，再经过坡面、沟壑，汇集到江河河道内去，这种现象称为水土流失。水土流失是不利的自然条件与人类不合理的经济活动互相交织作用产生的。不利的自然条件主要是:地面坡度陡峭、土体的性质松软易蚀、高强度暴雨、地面没有林草等植被覆盖;人类不合理的经济活动诸如:毁林毁草、陡坡开荒、草原上过度放牧、开矿、修路等生产建设破坏地表植被后不及时恢复，随意倾倒废土弃石等。

水土流失可分为水力侵蚀、重力侵蚀和风力侵蚀三种类型。水力侵蚀分布最广泛，在山区、丘陵区和一切有坡度的地面，暴雨时都会产生水力侵蚀。它的特点是以地面的水为动力冲走土壤。重力侵蚀主要分布在山区、丘陵区的沟壑和陡坡上，在陡坡和沟的两岸沟壁，其中一部分下部被水流淘空，由于土壤及其成土母质自身的重力作用，不能继续保留在原来的位置，分散或成片塌落。风力侵蚀主要分布在我国西北、华北和东北的沙漠、沙地和丘陵盖沙地区，还有东南沿海沙地等，它的特点是由于风力扬起沙粒，离开原来的位置，随风飘浮到另外的地方降落。

1 我国高速公路水土保持现状

高速公路是指经国家公路主管部门验收认定，符合高速公路工程技术标准，并设置完善的交通安全设施和服务设施，专供机动车高速行驶的公路。高速公路的社会效益和经济效益是巨大的，但是从生态环境的角度来看，高速公路建设对生态环境造成的影响毋庸置疑。高速公路占用湿地、基本农田;影响公路沿线湖泊、饮用水源地水质;还形成了对原有生态功能区的直接切割和分离，直接改变了原生生态环境，分割了生物生存空间，阻碍了动物的迁徒、植物生态系统的发展。水土保持是对自然因素和人为活动造成水土流失所采取的预防和治理措施。各项措施的基本原理是:减少坡面径流量，减缓径流速度，提高土壤吸水能力和坡面抗冲能力，并尽可能抬高侵蚀基准面。在采取防治措施时，应从地表径流形成地段开始，沿径流运动路线，步步设防治理，实行预防和治理相结合，以预防为主;治坡与治沟相结合，以治坡为主;工程措施与生物措施相结合，以生物措施为主。只有采取各种措施综合治理和集中治理，持续治理，才能奏效。

当前，我国公路建设项目水土流失现象非常严重，对于水土保持工作不够重视，尤其是山区和县以下级别的公路建设问题尤为突出。很多的山区公路，山高坡陡，公路开挖的土石方几乎全部都是直接推到坡下，不采取任何防护措施，形成一条条“壮观”的泥流，让人触目惊心。种种现状和问题表明，公路建设中生态保护和水土保持刻不容缓。

2 忻保高速保德连接线工程水土保持概况

2.1 项目概况

忻保高速保德连接线工程起于保德县马家滩黄河1号桥，沿黄河岸边一路向西，下穿黄河2号桥，神朔铁路桥，过王家滩、张家疙坨、李贤楞、林家沟、李家峁至故城山下黄河岸边，线路全长10.619 km，双向四车道，设计速度为80 km/h，路基宽度为24.5 m，中间带宽 3.0 m(中央分隔带 2.0 m，左侧路缘带宽2×0.5 m)，起点至林家沟(K0+000～K5+000)段路基两侧设10 m宽绿化带。项目主要沿黄河岸边展布，项目区土壤主要有黄土质灰褐土、耕种黄土质灰褐土、红土质灰褐土等，土壤贫瘠，易遭水蚀风蚀。项目区的植被属山地干草原类，主要植被类型有干草原和落叶阔叶灌丛两种，林草植被覆盖度16%。

项目由线路工程、施工生产区、施工便道以及取土场等组成。施工生产区包括2个拌合厂(1个基层混合料拌合厂、1个沥青混合料拌合厂)。不设施工生活区。施工便道均在现有的乡村道路的基础上拓宽，道路路基宽6 m，砂砾石路面。工程沿线土料丰富，结合对外交通条件选取3处取土场。

本工程总征占地面积为51.57 hm2，其中永久占地面积40.97 hm2，临时占地面积 10.60 hm2，占地类型为水浇地、荒草地、宅基地及原有道路。工程开挖回填总量为1 356 295.7 m3，其中挖方总量 259 974.3 m3，填方总量 1 096 321.4 m3，借方636 347.1 m3，无弃方。

2.2 项目区水土流失和保持现状

根据全国第三次土壤侵蚀遥感调查，项目区侵蚀强度以中度和强度水力侵蚀为主，土壤侵蚀模数为3 000～5 000 t/km2·a，侵蚀类型多以片蚀、面蚀、沟蚀为主，自然生态环境比较脆弱，抗人类活动干扰能力较差。项目区属于水土流失重点监督区——豫陕晋接壤有色金属开发监督区，项目区土壤侵蚀模数容许值为1 000 t/km2·a。

当地水土流失防治经验:①以基本农田为中心，大力修建梯田，控制坡耕地的水土流失，解决当地农民的吃饭问题;②在沟道建设淤地坝工程，蓄水、滞洪、拦泥、淤地，解决人畜饮水困难，增加坝地高标准农田;③大力营造经济林，如红枣、海红等，调整产业结构，增加农民收入;④沟坡营造山杨、刺槐等防护林，配之鱼鳞坑、水平阶等整地方式，控制坡面水土流失。

同类工程水土保持可采取的工程措施:填方边坡防护包括拱形骨架边坡防护、植草防护、对路堤坡角延伸较远(或落空)及侵占河道、建筑物的路段，设置路肩式或路堤式挡土墙，材料均采用浆砌石。公路排水根据地形设置不同的排水方式，包括排水沟、边沟、截水沟、急流槽、盲沟等，材料均采用浆砌石。植物措施应严格遵循“地域性、生态性、景观性相协调和效益优先”的原则，树立“生态补偿”观念，科学规划，因地制宜，突出优势，创造特色，高品位设计，大跨度布局，全方位开发，通过对立交区、中央分隔带、路基边坡的绿化和景观再造，实现乔、灌、草、花、果合理布局，带、网、片、点、景相互配套、层次分明、内容丰富、景随路移、环境优美、风格各异的绿化格局。

2.3 主体方案的合理性

从工程占地来讲，本工程总占地面积为51.57 hm2，其中永久占地为40.97 hm2，临时占地为10.60 hm2，占地类型有水浇地、荒草地、宅基地以及原有道路。虽然工程占用水浇地比例较大，达到57.45%，但工程线路是在原有公路路基基础上拓宽改造的，从而使工程对地表的扰动尽量减少。在临时占地中，以荒草地为主;从水土保持角度分析，工程少占土地、临时占地尽量选择荒草地，将减少建设项目的扰动面积，减少对植被的破坏，减少人为的水土流失，易于采取恢复措施;从土石方平衡来讲，本工程在原有路基基础上加高、拓宽，沿线挖方量较小，全部回填路基。不足土、石料沿线就近取材，同时改造利用现有乡村道路，减少运输距离，符合水土保持要求;从施工工艺来讲，工程施工主要包括路基工程、桥涵工程、路线交叉工程以及取土场等开挖、填筑、场地平整等。主体工程选用的均为比较成熟的施工工艺，施工临时占地在施工后复耕或恢复植被。通过合理安排施工进度与时序，缩小裸露面积和减少裸露时间，减少施工过程中因降水可能产生的水土流失。建筑材料随用随运，水泥、石灰等要利用仓库或专门堆放场集中储存和堆放。采用分段施工，及时清理施工现场，完成一处及时清理一处。与水土保持相关的施工工艺主要为土建工程，应通过合理安排工序，使得施工工艺满足水保要求。

2.4 主体工程设计的水土保持分析与评价

为保障公路安全运行和满足水保要求，主体设计部分措施发挥着一定的水土保持功能。对于界定为水土保持工程的措施纳入水土流失防治措施体系，不足之处应进行补充设计。

2.4.1 线路工程

纳入水保方案的措施:①路面排水:挖方路段及填方高度小于60 cm的路段设置与路线纵坡一致并不小于3‰的边沟，边沟断面60 cm×60 cm矩形断面，用厚30 cm的浆砌片石加固;②绿化美化:起点至林家沟(K0+000～K5+000)段路基两侧设10 m宽绿化带;③植物护坡:坡面采用拱型骨架植草防护。工程新增占用耕地，为有效利用表土资源，施工前应剥离表土。剥离的表土应集中堆放，加强临时防护，施工后期覆盖于路基边坡，以利于植被恢复。应补充表土剥离及其临时防护措施。

2.4.2 施工生产区

主体工程提出了施工生产区的占地面积、占地类型，未考虑施工结束后的场地整治措施，不符合水土保持要求，在施工结束后应采取土地平整及恢复植被措施。同时考虑场地临时排水措施。

2.4.3 施工便道

本项目施工过程中除利用部分现有道路外，需要拓宽改造乡村道路3 500 m。主体工程未采取任何防护措施，不符合水土保持要求。应补充道路的排水设施和两侧的美化绿化措施。

2.4.4 取土场

主体工程中对3个取土场进行了选址，提出了取土场的占地面积、占用地类，开采量，未对取土场进行详细设计，不符合水土保持要求。应对其进行补充设计，即取土结束后采取土地平整及恢复植被措施。

2.5 工程建设对水土流失的影响因素分析

2.5.1 建设期水土流失因素分析

在路基的施工过程中，路堤的填方增大了原地面的坡度，形成松散的裸露地表或高陡边坡，降低了植被覆盖率，并对原地表植被、土层结构造成破坏，改变原地形地貌、地表结构和产汇流条件，在降雨集中的季节受雨水冲刷不可避免地造成一定程度上的水土流失;施工机械的碾压、人员的踩踏以及材料的堆放将扰动地表，可能引起新的水土流失;取土的开采将对地表植被造成严重破坏，底层土壤裸露，土壤结构严重破坏，抗侵蚀能力降低，遇暴雨将会发生水土流失，加速土壤侵蚀。